CMOS毫米波注入鎖定分頻器及OOK調制器的研究與設計.pdf

1、為了適應日益增長的高數據率傳輸的需求以及新興應用(如HDTV)的發(fā)展,用于短距離高速無線收發(fā)機的毫米波鎖相源以及OOK收發(fā)機的研究日趨活躍。毫米波分頻器具有多種結構可供選擇,其中注入鎖定結構具有高工作頻率、低功耗以及低相位噪聲等優(yōu)點,從而成為一個理想的選擇。OOK收發(fā)機的開關隔離度是衡量其性能的重要指標,而這一指標主要是由OOK調制器決定。本文以注入鎖定分頻器和OOK調制器為研究課題,重點研究了注入鎖定分頻器的頻率鎖定范圍、動態(tài)特性、相

2、位噪聲以及OOK調制器的開關隔離度等,主要研究內容分為如下四部分:
　　第一部分對注入鎖定分頻器進行模型分析。介紹了其自由諧振模型、Alder模型、Miller模型、通用模型;并對其頻率鎖定范圍、動態(tài)特性以及相位噪聲進行了理論分析,從宏觀的角度認識注入鎖定現象以及注入鎖定分頻器的相位噪聲來源。
　　第二部分從電路的角度對注入鎖定分頻器的頻率鎖定范圍、相位噪聲等核心參數進行了更加細致的分析,得出了頻率鎖定范圍、相位噪聲與電路參

3、數之間的關系,從而得到注入鎖定分頻器的寬頻率鎖定范圍設計及其低相位噪聲設計的優(yōu)化方法。
　　第三部分詳細討論了毫米波注入鎖定分頻器的設計方法。首先介紹了基于最大輸出功率理論設計交叉耦合對的方法,并通過提取負電導的傳統方法對這種方法的正確性進行了合理的驗證;然后深刻剖析了注入管的過驅動電壓以及分頻器的輸出電壓幅度對頻率鎖定范圍的影響;與此同時將基于HFSS設計的片上無源器件的仿真結果與實測結果對比,證明了HFSS設計片上無源器件的方

4、法具有很高的精度;最后設計了一款功耗約為7.5mW,其鎖定輸入頻率從54.6GHz變化到68.5GHz,頻率鎖定范圍達13.9GHz(23％)。該注入鎖定分頻器涵蓋了所有國家在60GHz頻段劃分的頻率范圍(57~66GHz)。
　　最后詳細介紹了高隔離度 OOK調制器的設計方法。首先通過分析傳統 OOK調制器的電流路徑,提出了高隔離度 OOK調制器的新結構;其中集成在Q-LINKPAN OOK發(fā)射機中的OOK調制器的開關隔離度的實